L -гулонолактоноксидаза
| ГУЛОП | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Идентификаторы | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Псевдонимы | ГУЛОП , ГУЛО, ЦИНГА, гулонолактон(L-)оксидаза, псевдоген | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Внешние идентификаторы | МГИ : 1353434 ; GeneCards : ГУЛОП ; ОМА : ГУЛОП - ортологи | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Викиданные | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| L-гулонолактоноксидаза | |||
|---|---|---|---|
| Идентификаторы | |||
| Номер ЕС. | 1.1.3.8 | ||
| Номер CAS. | 9028-78-8 | ||
| Базы данных | |||
| ИнтЭнк | вид IntEnz | ||
| БРЕНДА | БРЕНДА запись | ||
| Экспаси | Просмотр NiceZyme | ||
| КЕГГ | КЕГГ запись | ||
| МетаЦик | метаболический путь | ||
| ПРЯМОЙ | профиль | ||
| PDB Структуры | RCSB PDB PDBe PDBsum | ||
| Генная онтология | АмиГО / QuickGO | ||
| |||
L -гулонолактоноксидаза ( EC 1.1.3.8 ) представляет собой фермент , вырабатывающий витамин С. Он экспрессируется у мышей и крыс, но нефункционален у Haplorrini (подотряд приматов, включая человека), у некоторых летучих мышей и морских свинок . Он катализирует реакцию кислородом с L -гулоно-1,4-лактона с -ксило-гекс-3-гулонолактона (2-кето-гулоно-γ-лактона ) образованием L и перекиси водорода . Он использует FAD в качестве кофактора . L - ксило-гекс-3-гулонолактон затем спонтанно превращается в аскорбиновую кислоту без ферментативного действия. Структура L-гулонолактоноксидазы у крыс помогает определить характеристики этого фермента.
Дефицит гулонолактоноксидазы
[ редактировать ]Нефункциональный псевдоген гулонолактоноксидазы ( GULOP ) был картирован на человеческой хромосоме 8p21 , которая соответствует эволюционно консервативному сегменту либо на хромосоме 4 (SSC4), либо на хромосоме 14 (SSC14) свиньи. [4] [5] [6] GULO производит предшественник аскорбиновой кислоты , которая самопроизвольно превращается в витамин.
Потеря активности гена, кодирующего L -гулонолактоноксидазу (GULO), происходила отдельно в истории нескольких видов. У некоторых видов летучих мышей активность GULO утрачена, но у других она сохраняется. [7] Потеря активности этого фермента ответственна за неспособность морских свинок ферментативно синтезировать витамин С. Оба эти события произошли независимо от утраты в подотряде гаплоринов приматов, в который входит человек.
Остаток этого нефункционального гена со многими мутациями до сих пор присутствует в геномах морских свинок и человека. [8] Неизвестно, существуют ли остатки гена у летучих мышей, у которых отсутствует активность GULO. Функция GULO, по-видимому, несколько раз терялась и, возможно, вновь приобреталась у нескольких линий воробьиных птиц, у которых способность вырабатывать витамин С варьируется от вида к виду. [9]
Потеря активности GULO у отряда приматов произошла около 63 миллионов лет назад, примерно в то время, когда он разделился на подотряды Haplorhini (потерявшие активность фермента) и Strepsirrini (сохранившие ее). К гаплоринным («простоносым») приматам, которые не могут ферментативно вырабатывать витамин С, относятся долгопяты и обезьяны (обезьяны, мартышки и люди). К стрепсириновым («изогнутым» или «мокрым») приматам, которые все еще могут ферментативно вырабатывать витамин С, относятся лори , галаго , потто и, в некоторой степени, лемуры . [10]
Дефицит L -гулонолактоноксидазы получил название « гипоаскорбемии ». [11] и описывается OMIM (онлайн-менделевское наследование у человека) [12] как «общественная врожденная ошибка метаболизма», поскольку она затрагивает всех людей. Существует большое несоответствие между количеством аскорбиновой кислоты, которое потребляют другие приматы, и тем, что рекомендуется в качестве «эталонного потребления» для человека. [13] В явно патологической форме последствия дефицита аскорбата проявляются в виде цинги .
Последствия утраты
[ редактировать ]Вероятно, некоторый уровень адаптации произошел после утраты приматами гена GULO. эритроцитов Glut1 и связанное с ним поглощение дегидроаскорбиновой кислоты , модулируемое переключением стоматина, являются уникальными чертами человека и немногих других млекопитающих, которые утратили способность синтезировать аскорбиновую кислоту из глюкозы . [14] Поскольку транспортеры GLUT и стоматин повсеместно распространены в различных типах клеток и тканях человека, аналогичные взаимодействия могут происходить и в клетках человека, отличных от эритроцитов. [15]
Лайнус Полинг заметил, что после потери эндогенного производства аскорбата апо(а) и Лп(а) оказались в значительной степени благоприятствованы эволюцией, действуя как суррогат аскорбата, поскольку частота возникновения повышенных уровней Лп(а) в плазме у видов, которые потеряли способность синтезировать аскорбат велика. [16] Кроме того, только приматы регулируют экспрессию гена CAMP витамином D , что произошло после потери гена GULO. [17]
Джонсон и др. выдвинули гипотезу, что мутация псевдогена GULOP , приводящая к прекращению выработки GULO, могла принести пользу ранним приматам за счет повышения уровня мочевой кислоты и усиления фруктозы воздействия на увеличение веса и накопление жира. Из-за нехватки продовольствия это давало мутантам преимущество в выживании. [18]
Модели животных
[ редактировать ]Исследования болезней человека выиграли от наличия небольших моделей лабораторных животных. Однако ткани животных моделей с геном GULO обычно имеют высокий уровень аскорбиновой кислоты и поэтому часто лишь незначительно подвержены влиянию экзогенного витамина С. Это является серьезным препятствием для исследований эндогенных окислительно-восстановительных систем приматов и других животных, у которых отсутствует этот витамин. ген.
Морские свинки — популярная модель человека. Они утратили способность создавать ГУЛО 20 миллионов лет назад. [8]
В 1999 году Маэда и др. генно-инженерные мыши с инактивированным геном GULO . Мутантные мыши, как и люди, полностью зависят от пищевого витамина С, и у них наблюдаются изменения, указывающие на нарушение целостности их сосудистой сети. [19] БЕСПОРЯДОК –/– мыши использовались в качестве человеческой модели во многих последующих исследованиях. [20]
Были успешные попытки активировать утраченную ферментативную функцию у разных видов животных. [21] [22] [23] [24] Также были идентифицированы различные мутанты GULO. [25] [26]
Модели растений
[ редактировать ]У растений важность витамина С в регуляции морфологии всего растения, структуры клеток и развития растений была четко установлена путем характеристики мутантов с низким содержанием витамина С Arabidopsis thaliana , картофеля, табака, томатов и риса. Повышение содержания витамина С за счет сверхэкспрессии инозитолоксигеназы и гулоно-1,4-лактоноксидазы в A. thaliana приводит к увеличению биомассы и устойчивости к абиотическим стрессам. [27] [28]
L-гулонолактоноксидаза у крыс
[ редактировать ]
L-гулонолактоноксидаза (GULO) — это фермент, который помогает катализировать выработку аскорбиновой кислоты, также известной как витамина С. Млекопитающие, такие как люди и морские свинки, не экспрессируют этот ген из-за множественных мутаций в определенном экзоне. [29] Эти мутации коррелируют с заменой нуклеотидов. [30] Крысы — это вид, который экспрессирует L-гулонолактоноксидазу со специфическим транскриптом гена. Кодирующая белок область гена длиной 645 пар оснований, с восемью экзонами и семью интронами. [29] Аминокислотная последовательность этого белка позволяет предположить, что крысиная L-гулонолактоноксидаза расположена в мембранной части эндоплазматического ретикулума из-за ее множественной структуры B-листа, которая содержит гидрофобные области. [31] Установлено, что GULO крысы имеет на N-конце простетический домен - флавиадениндинуклеотид. [31] Единственными субстратами, которые могут обеспечить функционирование этого крысиного фермента, являются L-GalL и L-GulL. [31]
Альтернативные субстраты и родственные ферменты
[ редактировать ]GULO принадлежит к семейству сахаро-1,4-лактоноксидаз, которое также содержит дрожжевой фермент D- арабинноно-1,4-лактоноксидазу (ALO). ALO производит эриторбиновую кислоту при воздействии на свой канонический субстрат. Это семейство, в свою очередь, представляет собой подсемейство сахаро-1,4-лактоноксидаз, которое также включает бактериальную L -гулоно-1,4-лактондегидрогеназу и растительную галактонолактондегидрогеназу . [32] Все эти альдонолактоноксидоредуктазы играют роль в той или иной форме синтеза витамина С, а некоторые (включая GULO и ALO) принимают субстраты других членов. [33]
См. также
[ редактировать ]- Витамин С (аскорбиновая кислота)
- Оксидоредуктаза
- Цинга
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Перейти обратно: а б с GRCm38: выпуск Ensembl 89: ENSMUSG00000034450 – Ensembl , май 2017 г.
- ^ «Ссылка на Human PubMed:» . Национальный центр биотехнологической информации, Национальная медицинская библиотека США .
- ^ «Ссылка на Mouse PubMed:» . Национальный центр биотехнологической информации, Национальная медицинская библиотека США .
- ^ GULOP. Архивировано 27 сентября 2007 г. в Wayback Machine - iHOP.
- ^ Нисикими М, Кошизака Т, Одзава Т, Яги К (декабрь 1988 г.). «Появление у людей и морских свинок гена, связанного с отсутствующим у них ферментом L-гулоно-гамма-лактоноксидазой». Архив биохимии и биофизики . 267 (2): 842–6. дои : 10.1016/0003-9861(88)90093-8 . ПМИД 3214183 .
- ^ Нишикими М., Фукуяма Р., Миношима С., Симидзу Н., Яги К. (май 1994 г.). «Клонирование и хромосомное картирование человеческого нефункционального гена L-гулоно-гамма-лактоноксидазы, фермента биосинтеза L-аскорбиновой кислоты, отсутствующего у человека» . Журнал биологической химии . 269 (18): 13685–8. дои : 10.1016/S0021-9258(17)36884-9 . ПМИД 8175804 .
- ^ Цуй Дж., Пан Ю.Х., Чжан Ю., Джонс Дж., Чжан С. (февраль 2011 г.). «Прогрессивная псевдогенизация: синтез витамина С и его потеря у летучих мышей» . Молекулярная биология и эволюция . 28 (2): 1025–31. дои : 10.1093/molbev/msq286 . ПМИД 21037206 .
- ^ Перейти обратно: а б Нисикими М., Каваи Т., Яги К. (октябрь 1992 г.). «Морские свинки обладают сильно мутированным геном L-гулоно-гамма-лактоноксидазы, ключевого фермента биосинтеза L-аскорбиновой кислоты, отсутствующего у этого вида» . Журнал биологической химии . 267 (30): 21967–72. дои : 10.1016/S0021-9258(19)36707-9 . ПМИД 1400507 .
- ^ Мартинес дель Рио С (1997). «Могут ли воробьиные синтезировать витамин С?» (PDF) . Аук . 114 (3): 513–516. дои : 10.2307/4089257 . JSTOR 4089257 .
- ^ Поллок Дж.И., Маллин Р.Дж. (май 1987 г.). «Биосинтез витамина С у полуобезьян: доказательства родства Tarsius с антропоидами». Американский журнал физической антропологии . 73 (1): 65–70. дои : 10.1002/ajpa.1330730106 . ПМИД 3113259 .
- ^ ГИПОАСКОРБЕМИЯ - NCBI
- ^ OMIM - Менделевское наследование в Интернете у человека - NCBI
- ^ Милтон К. (сентябрь 2003 г.). «Потребление микроэлементов дикими приматами: люди разные?» (PDF) . Сравнительная биохимия и физиология. Часть A. Молекулярная и интегративная физиология . 136 (1): 47–59. дои : 10.1016/S1095-6433(03)00084-9 . ПМИД 14527629 .
- ^ Монтель-Хаген А., Кинет С., Манель Н., Монгеллаз С., Прохаска Р., Баттини Дж. Л., Делоне Дж., Ситбон М., Тейлор Н. (март 2008 г.). «Эритроциты Glut1 запускают усвоение дегидроаскорбиновой кислоты у млекопитающих, неспособных синтезировать витамин С» . Клетка . 132 (6): 1039–48. дои : 10.1016/j.cell.2008.01.042 . ПМИД 18358815 .
- ^ Мандл Дж., Шарка А., Банхедьи Г. (август 2009 г.). «Витамин С: последние новости по физиологии и фармакологии» . Британский журнал фармакологии . 157 (7): 1097–110. дои : 10.1111/j.1476-5381.2009.00282.x . ПМЦ 2743829 . ПМИД 19508394 .
- ^ Полинг Л., Рат (1992). «Единая теория сердечно-сосудистых заболеваний человека» (PDF) . Журнал ортомолекулярной медицины . 7 (1).
- ^ Гомбарт А.Ф. (ноябрь 2009 г.). «Путь витамина D-антимикробного пептида и его роль в защите от инфекции» . Будущая микробиология . 4 (9): 1151–65. дои : 10.2217/fmb.09.87 . ПМК 2821804 . ПМИД 19895218 .
- ^ Джонсон Р.Дж., Эндрюс П., Беннер С.А., Оливер В. (2010). «Премия Теодора Э. Вудворда. Эволюция ожирения: идеи середины миоцена» . Труды Американской клинической и климатологической ассоциации . 121 : 295–305, обсуждение 305–8. ПМК 2917125 . ПМИД 20697570 .
- ^ Маэда Н., Хагихара Х., Наката Ю., Хиллер С., Уайлдер Дж., Реддик Р. (январь 2000 г.). «Повреждение стенки аорты у мышей, неспособных синтезировать аскорбиновую кислоту» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 97 (2): 841–6. Бибкод : 2000ПНАС...97..841М . дои : 10.1073/pnas.97.2.841 . ПМЦ 15418 . ПМИД 10639167 .
- ^ Ли Ю, Шеллхорн Х.Э. (октябрь 2007 г.). «Новые разработки и новые терапевтические перспективы витамина С» . Журнал питания . 137 (10): 2171–84. дои : 10.1093/jn/137.10.2171 . ПМИД 17884994 .
- ^ Тойохара Х, Наката Т, Тоухата К, Хашимото Х, Киносита М, Сакагути М, Нишикими М, Яги К, Вакамацу Ю, Озато К (июнь 1996 г.). «Трансгенная экспрессия L-гулоно-гамма-лактоноксидазы в медаке (Oryzias latipes), костистой рыбе, у которой отсутствует этот фермент, необходимый для биосинтеза L-аскорбиновой кислоты». Связь с биохимическими и биофизическими исследованиями . 223 (3): 650–3. дои : 10.1006/bbrc.1996.0949 . ПМИД 8687450 .
- ^ Ли Ю, Ши СХ, Моссман К.Л., Розенфельд Дж., Бу Ю.К., Шеллхорн Х.Э. (декабрь 2008 г.). «Восстановление синтеза витамина С у трансгенных гуло-/- мышей путем хелпер-зависимой экспрессии гулонолактоноксидазы на основе аденовируса». Генная терапия человека . 19 (12): 1349–58. дои : 10.1089/hgt.2008.106 . ПМИД 18764764 .
- ^ Ха М.Н., Грэм Ф.Л., Д'Суза К.К., Мюллер В.Дж., Игдура С.А., Шеллхорн Х.Э. (март 2004 г.). «Функциональное спасение дефицита синтеза витамина С в клетках человека с использованием аденовирусной экспрессии мышиной L-гулоно-гамма-лактоноксидазы». Геномика . 83 (3): 482–92. дои : 10.1016/j.ygeno.2003.08.018 . ПМИД 14962674 .
- ^ Ю, Розмари. «РАЗРАБОТКА НАДЕЖНЫХ МОДЕЛЕЙ НА ЖИВОТНЫХ ДЛЯ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ВИТАМИНА С» . Диссертации и диссертации в открытом доступе . Библиотека Университета Макмастера. Архивировано из оригинала 13 мая 2013 года . Проверено 8 февраля 2013 г.
- ^ Хасан Л., Фёгели П., Столл П., Крамер С.С., Странцингер Г., Нойеншвандер С. (апрель 2004 г.). «Внутригенная делеция гена, кодирующего L-гулонолактоноксидазу, вызывает дефицит витамина С у свиней» (PDF) . Геном млекопитающих . 15 (4): 323–33. дои : 10.1007/s00335-003-2324-6 . hdl : 20.500.11850/422871 . ПМИД 15112110 . S2CID 23479620 .
- ^ Мохан С., Капур А., Синггих А., Чжан З., Тейлор Т., Ю Х., Чедвик Р.Б., Чунг Ю.С., Чунг Ю.С., Донахью Л.Р., Розен С., Кроуфорд Г.К., Вергедал Дж., Бэйлинк DJ (сентябрь 2005 г.). «Спонтанные переломы у мышей-мутантов sfx вызваны делецией гена гулонолактоноксидазы, вызывающей дефицит витамина С» . Журнал исследований костей и минералов . 20 (9): 1597–610. дои : 10.1359/JBMR.050406 . ПМИД 16059632 . S2CID 28699531 .
- ^ Лиско К.А., Торрес Р., Харрис Р.С., Белайл М., Воган М.М., Джулиан Б., Чевоне Б.И., Мендес П., Несслер К.Л., Лоренс А. (декабрь 2013 г.). «Арабидопсис приводит к увеличению биомассы и устойчивости к абиотическим стрессам» . Клеточная биология и биология развития in vitro. Растение . 49 (6): 643–655. дои : 10.1007/s11627-013-9568-y . ПМЦ 4354779 . ПМИД 25767369 .
- ^ Радцио Дж.А., Лоренс А., Чевоне Б.И., Несслер К.Л. (декабрь 2003 г.). «Экспрессия L-гулоно-1,4-лактоноксидазы спасает мутантов арабидопсиса (vtc) с дефицитом витамина С». Молекулярная биология растений . 53 (6): 837–44. дои : 10.1023/B:PLAN.0000023671.99451.1d . ПМИД 15082929 . S2CID 37821860 .
- ^ Перейти обратно: а б Юэ, Сяоцзин; Рао, Анжана (17 сентября 2020 г.). «Диоксигеназы семейства ТЕТ и активатор ТЕТ витамин С в иммунных реакциях и раке» . Кровь . 136 (12): 1394–1401. дои : 10.1182/blood.2019004158 . ISSN 0006-4971 . ПМЦ 7498365 . ПМИД 32730592 .
- ^ Абобакер, Сиддик И.; Лоренс, Аргелия (01 января 2016 г.). «Последние достижения в характеристике альдонолактоноксидоредуктазы» . Физиология и биохимия растений . 98 : 171–185. дои : 10.1016/j.plaphy.2015.11.017 . ISSN 0981-9428 . ПМЦ 4725720 . ПМИД 26696130 .
- ^ Перейти обратно: а б с Пачолла, Константино; Фортунато, Стефания; Дипьерро, Нунцио; Рай, Анналиса; Де Леонардис, Сильвана; Мастропаскуа, Линда; де Пинто, Мария Кончетта (ноябрь 2019 г.). «Витамин С в растениях: от функций к биофортификации» . Антиоксиданты . 8 (11): 519. дои : 10.3390/antiox8110519 . ISSN 2076-3921 . ПМК 6912510 . ПМИД 31671820 .
- ^ «L-гулонолактон/D-арабинноно-1,4-лактоноксидаза (IPR010031)» . ИнтерПро . Проверено 3 февраля 2020 г. .
- ^ Абубакер, С.И.; Лоренс, А. (январь 2016 г.). «Последние достижения в характеристике альдонолактоноксидоредуктазы» . Физиология и биохимия растений . 98 : 171–85. дои : 10.1016/j.plaphy.2015.11.017 . ПМЦ 4725720 . ПМИД 26696130 .
Дальнейшее чтение
[ редактировать ]- Чжан З.Д., Фрэнкиш А., Хант Т., Харроу Дж., Герштейн М. (2010). «Идентификация и анализ унитарных псевдогенов: исторические и современные потери генов у человека и других приматов» . Геномная биология . 11 (3): Р26. дои : 10.1186/gb-2010-11-3-r26 . ПМЦ 2864566 . ПМИД 20210993 .
- Инай Ю, Охта Ю, Нисикими М (октябрь 2003 г.). «Вся структура человеческого нефункционального гена L-гулоно-гамма-лактоноксидазы – гена, ответственного за цингу – и эволюция повторяющихся последовательностей на нем» . Журнал диетологии и витаминологии . 49 (5): 315–9. дои : 10.3177/jnsv.49.315 . ПМИД 14703305 .
- Отова Т., Ёсида Э., Сугая Н., Ясуда С., Нисимура Ю., Иноуэ К., Тотиги М., Умекаге Т., Миягава Т., Нисида Н., Токунага К., Тании Х., Сасаки Т., Кайя Х., Окадзаки Ю. (февраль 2009 г.). «Полногеномное ассоциативное исследование панического расстройства у населения Японии» . Журнал генетики человека . 54 (2): 122–6. дои : 10.1038/jhg.2008.17 . ПМИД 19165232 .
- Де Туллио М (2010). «Тайна витамина С» . Природное образование . 9. 3 (48) . Проверено 5 ноября 2012 г.
| Базы данных органов управления : Национальные |
|---|
